第九章氣體性質(zhì)

第1頁共14頁第九章氣體性質(zhì)同步精練精練一（氣體的狀態(tài)參量氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律）如圖所示，上端封閉的細(xì)玻璃管豎直插在汞槽中，管內(nèi)有兩段空氣柱A和B，大氣壓強(qiáng)為75cmHg，h1＝20cm，h2＝15cm，則空氣柱A的壓強(qiáng)為_______cmHg，空氣柱B的壓強(qiáng)為______70，90cmHg。70，90如圖所示，總質(zhì)量為M的氣缸放在地面上，活塞連同手柄的質(zhì)量為m，活塞的截面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0。當(dāng)氣缸豎直放置時(shí)，氣缸內(nèi)空氣壓強(qiáng)為_____?，F(xiàn)用手握住手柄慢慢向上提，若不計(jì)摩擦和氣體溫度的變化，則在氣缸離開地面時(shí)，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為________p0＋p0＋mg/S，p0－Mg/S如圖所示，上端封閉的均勻細(xì)玻璃管開口向下豎直放置，管長80cm，離管口35cm處有一開口通過開關(guān)K與外界相通。當(dāng)K關(guān)閉時(shí)，管內(nèi)有齊管口長60cm的汞柱，大氣壓強(qiáng)保持75cmHg不變?，F(xiàn)打開K使之與外界相連通，待穩(wěn)定后，管內(nèi)殘留的汞柱高度為_______cm，管內(nèi)氣柱長度為______cm25，6。25，6如圖所示，水平放置的氣缸，活塞的面積為10cm2，在氣體溫度為27℃時(shí)，被封閉氣體的體積為100cm2，若大氣壓強(qiáng)保持為105Pa，活塞所受的最大靜摩擦力為5N，能使活塞移動(dòng)的最低氣溫為_______42℃。42精練二（氣體的狀態(tài)方程及其應(yīng)用）如圖所示，兩端均開口的U形細(xì)玻璃管倒插入水杯中，管中有一段被水柱封閉的空氣柱，在溫度不變的情況下，把管子向上提一些，則左側(cè)管內(nèi)、外的水面高度差將_______；如保持管的位置不變，而使管內(nèi)氣體溫度升高一些，則左側(cè)管內(nèi)、外的水面高度差將_______保持不變，保持不變。保持不變，保持不變?nèi)鐖D所示，絕熱氣缸中有一絕熱的活塞，把氣缸分成A、B兩部分。開始時(shí)，兩部分氣體的溫度均為27℃，壓強(qiáng)均為1.0×105Pa，體積之比VA∶VB＝4∶3，利用B中電熱絲對B中氣體加熱，使活塞向左移動(dòng)直至兩部分體積之比VA′∶VB′＝3∶4，此時(shí)氣缸A內(nèi)氣體的溫度為87℃。不計(jì)活塞與氣缸的摩擦，則氣缸A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為______Pa，氣缸B內(nèi)氣體的溫度為1.6×1051.6×105，367如圖所示，右端開口的U形均勻細(xì)玻璃管豎直放置，在溫度t1＝31℃、p0＝1atm時(shí)，兩管中汞面等高，左管中被汞柱封閉的空氣柱長l1＝16cm，試求：（1）在溫度t2等于多少時(shí)，左管中空氣柱長l2＝18cm；（2）保持溫度t2不變，在右管中加入多少汞，可使兩管中汞面恢復(fù)等高（1）87（1）87℃（2）14cm如圖所示，一直立的氣缸，由截面積不同的兩個(gè)圓筒連接而成，質(zhì)量均為1.0kg的活塞A、B用一長度為20cm的不可伸長的細(xì)繩連接，它們可以在筒內(nèi)無摩擦地上下滑動(dòng)。A、B的截面積分別為20cm2和10cm2，A和B之間封閉有一定量的理想氣體，A的上方及B的下方都是大氣，大氣壓強(qiáng)保持為1.0×105Pa。試求（1）p1（1）p1＝1.2atm（2）從600K至400K，氣體保持1.2atm；從400K至300K氣體壓強(qiáng)逐漸減小到0.9atm；從300K至250K，氣體保持0.9atm。（1）活塞處于圖示平衡位置（長度單位是cm）時(shí)，氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)的大??；（2）當(dāng)氣缸內(nèi)氣體的溫度從600K緩慢下降時(shí)，活塞A、B之間的距離保持不變，并一起向下移動(dòng)，直至活塞A移到兩筒的連接處。若此后氣體溫度繼續(xù)下降，直至250K，試分析在降溫過程中氣體的壓強(qiáng)變化情況?！敬鸢浮浚海?）由于活塞A、B均處于平衡狀態(tài)，有p0SA＋mAg＋T＝p1SA，p0SB＋T＝p1SB＋mBg，得：p1＝1.2atm（2）當(dāng)氣體降溫時(shí)，活塞仍處于平衡狀態(tài)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，所以說氣體在等壓降溫，體積減小，活塞下降。V1/T1＝V2/T2，得：T2＝400K。溫度到達(dá)T2＝400K后，活塞A移到圓筒連接處被擱住，受力情況改變，前兩式不能成立，再降溫，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，繩的拉力逐漸減小為零，有p3SB＋mBg＝p0SB，得：p3＝0.9atm。p1V1/T1＝p3V3/T3，得：T3＝300K。溫度到達(dá)T2＝300K后，繩的拉力已為零，活塞B受力情況不變，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，活塞B上升，氣體體積減小。從600K至400K，氣體保持1.2atm；從400K至300K氣體壓強(qiáng)逐漸減小到0.9atm；從300K至250K，氣體保持0.9atm。精練三（氣體圖線的物理意義及其應(yīng)用）如圖所示是一定量理想氣體的p-t圖線，下述說法中正確的是ACD（）ACD（A）直線的斜率是EQ\F(p0,273)（B）K點(diǎn)的橫坐標(biāo)是－273（C）A點(diǎn)的縱坐標(biāo)是氣體在0℃（D）A點(diǎn)的縱坐標(biāo)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓一定量的理想氣體經(jīng)過圖所示A→B物理過程，當(dāng)它在A狀態(tài)時(shí)，它的壓強(qiáng)為_____；在A→B變化過程中，氣體的體積的變化情況是______，氣體的溫度的變化情況是_____8atm，不斷減小，先增大后減?。ɑ氐皆葴囟龋?atm，不斷減小，先增大后減小（回到原先溫度）裝在鋼瓶里的氧氣，在一段時(shí)間里經(jīng)過如圖所示A→B、B→C、C→D三個(gè)物理過程，其中氧氣質(zhì)量保持不變的過程是_____，氧氣質(zhì)量減少的過程是A→B，B→C（提示：A→B，B→C（提示：鋼瓶容積不變）一定量的理想氣體，處在某一初始狀態(tài)，現(xiàn)在要使它的溫度經(jīng)過變化后又回到初始狀態(tài)，下述過程中可能實(shí)現(xiàn)的是AD（）AD（A）先保持體積不變而減小壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使體積增大（B）先保持體積不變而增大壓強(qiáng)，接著保持壓強(qiáng)不變而使體積增大（C）先保持壓強(qiáng)不變而減小體積，接著保持體積不變而使壓強(qiáng)增大（D）先保持壓強(qiáng)不變而增大體積，接著保持體積不變而使壓強(qiáng)減小綜合導(dǎo)學(xué)知識要點(diǎn)1．氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量我們在研究氣體的熱學(xué)性質(zhì)時(shí)，所研究的對象是盛放在容器中的一定質(zhì)量的氣體。當(dāng)氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度這三個(gè)物理量都被確定時(shí)，一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)也就是確定的。如果氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度這三個(gè)量發(fā)生了變化，就會使氣體從一個(gè)平衡狀態(tài)變化到另一個(gè)平衡狀態(tài)。氣體的體積、壓強(qiáng)和溫度這三個(gè)物理量是用來描述氣體物理狀態(tài)的，叫做氣體的狀態(tài)參量。2．氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律（1）玻意耳定律（等溫過程）：一定質(zhì)量的氣體，保持溫度不變，則在狀態(tài)變化時(shí)其壓強(qiáng)和體積的乘積保持不變。當(dāng)ΔT＝0時(shí)，p1V1＝p2V2。（2）查理定律（等容過程）：一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，則在狀態(tài)變化時(shí)其壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。當(dāng)ΔV＝0時(shí)，。（3）蓋·呂薩克定律（等壓過程）：一定質(zhì)量的氣體，保持壓強(qiáng)不變，則在狀態(tài)變化時(shí)其體積與熱力學(xué)溫度成正比。當(dāng)Δp＝0時(shí)，。3．理想氣體和理想氣體的狀態(tài)方程.嚴(yán)格遵守三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫做理想氣體.真實(shí)氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下遵守三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，可以當(dāng)作理想氣體。由氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律可以推導(dǎo)出理想氣體的狀態(tài)方程：對于一定質(zhì)量的理想氣體，＝常量。學(xué)習(xí)指導(dǎo)1．氣體壓強(qiáng)的計(jì)算.在解有關(guān)氣體的問題中，往往要確定氣體的壓強(qiáng)，在分析、計(jì)算氣體的壓強(qiáng)時(shí)，應(yīng)掌握以下的規(guī)律和方法：①同一液體，在同一水平液面上的壓強(qiáng)相等，液柱內(nèi)任一液片兩側(cè)的壓強(qiáng)相等。②在考慮與氣體接觸的液柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)公式p＝ρgh時(shí)，h是液柱的豎直高度。③在某些場合，無法直接計(jì)算氣體壓強(qiáng)時(shí)，可對與氣體直接接觸的物體或液柱進(jìn)行受力分析間接求出氣體壓強(qiáng)?！纠?】如圖所示，左端封閉、右端開口的U形玻璃管豎直放置，管內(nèi)有兩段被汞柱封閉的空氣柱A和B，大氣壓強(qiáng)為p0，試分析空氣柱A和B的壓強(qiáng)pB＝p0pB＝p0＋ρg（h3－h(huán)2）pA＝p0＋ρg（h3－h(huán)2－h(huán)1）【解析】空氣柱B與大氣之間被汞柱h2、h3分隔，兩段汞柱高度不等，表明空氣柱B的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)不等，根據(jù)力的平衡原理有pB＋ρgh2＝p0＋ρgh3，得pB＝p0＋ρg（h3－h(huán)2）?？諝庵鵄與空氣柱B之間被汞柱h，分隔，有pA＋ρgh1＝pB，得pA＝pB－ρghl＝p0＋ρg（h3－h(huán)2－h(huán)1）。2．怎樣確定氣體壓強(qiáng)的變化？【例2】圖所示裝置，一根長度為L的玻璃管。上端封閉，開口豎直向下插入汞槽中，管外的汞面比管內(nèi)高Δh。試討論當(dāng)緩慢拉起玻璃管（末端不離開汞槽），管內(nèi)外汞面高度差Δh將怎樣變化Δh減小？Δh減小【解析】由于管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p、體積V同時(shí)變化，分析時(shí)可先假定其中一個(gè)量不變，使問題簡化。假設(shè)p不變，當(dāng)玻璃管上提后，管內(nèi)氣體體積V增大，而由玻意耳定律知道pV乘積不變，可得到管內(nèi)氣體壓強(qiáng)p減小，p＝p0＋ρgΔh，即管內(nèi)汞高度差Δh將減小的結(jié)論。3．熱力學(xué)溫標(biāo).由查理定律p＝p0（1＋EQ\F(t,273)），可以作出推想，當(dāng)氣體的溫度下降到－273℃時(shí)，氣體壓強(qiáng)將減小到零。開爾文提出建立以－273℃為零點(diǎn)的新溫標(biāo)，這就是熱力學(xué)溫標(biāo)。用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度，它的單位是K。查理定律可以簡化為：一定量的理想氣體，在體積不變的情況下，它的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，即EQ\F(p,T)＝常量。攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，就每一度大小來說，它們是相等的，僅是零度的起點(diǎn)不同。熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t之間的量值換算關(guān)系是：T＝t＋273，t＝T－273。－273℃即0K，這是理論上存在的最低溫度，又叫做絕對零度，它在實(shí)際上并不存在，即絕對零度是不可能達(dá)到的4．氣體圖像的物理意義。氣體的狀態(tài)變化，除了用代數(shù)式來表達(dá)外，通常還可以用圖線來反映氣體的狀態(tài)變化趨勢.圖象上每一個(gè)點(diǎn)表示氣體的一個(gè)確定狀態(tài)，不同的點(diǎn)表示不同的狀態(tài)。圖象上每一條線表示氣體的一個(gè)具體的變化過程，不同的線表示不同的變化過程?！纠?】如圖所示，在兩端封閉的、豎直放置的玻璃管內(nèi)有一段長為h的汞柱，將管內(nèi)空氣分為A、B兩部分。若將玻璃管浸入熱水中，使兩部分氣體溫度均勻升高，管中汞柱移動(dòng)方向是向上______。向上【解析】題中要討論汞柱往什么方向移動(dòng)，就需要分析空氣柱A和空氣柱B的壓強(qiáng)隨溫度的變化而變化的規(guī)律。我們選用氣體的p－T圖象，如圖所示。由于空氣柱A和空氣柱B都作等容變化，所以它們的圖線都應(yīng)過坐標(biāo)軸的原點(diǎn)。又因?yàn)閜A＞pB（pA＝pB＋ρgh），A的圖線斜率較B大（A的圖線在B的上方），由圖即可得出結(jié)論：當(dāng)它們升高相同的溫度時(shí)（從溫度T上升到T＋ΔT），空氣柱A的壓強(qiáng)增加量ΔpA大于空氣柱B的增加量ΔpB，造成原來的平衡被破壞，汞柱應(yīng)上升。注意：圖象法是常用的方法之一。函數(shù)圖象直觀地表示物理量之間的依賴關(guān)系，形象地表述物理規(guī)律。在解題時(shí)，運(yùn)用圖象常能將復(fù)雜問題變得直觀明了，有時(shí)還能起到比解析法更巧妙更簡便的獨(dú)特效果。5．在加速運(yùn)動(dòng)中氣體定律的應(yīng)用在被封閉的氣體與容器一起相對于地面作加速運(yùn)動(dòng)情況下，要確定氣體的壓強(qiáng)，可以先選取與氣體接觸的物體作為受力分析對象，并用牛頓定律建立運(yùn)動(dòng)方程?！纠?】如圖所示，沿水平公路行駛的汽車內(nèi)，有一水平放置的均勻細(xì)玻璃管，其一端有被汞柱封閉的空氣，在汽車勻速行駛時(shí)，空氣柱長6cm，假設(shè)當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)p＝76cmHg，氣溫保持不變，問（1）p2（1）p2＝114cmHg（2）a2＝－2m/s2（1）汽車以3m/s2加速度向前行駛時(shí)，空氣柱長4cm，此時(shí)被封閉在管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)多大？（2）當(dāng)汽車減速時(shí)，空氣柱長9cm，此時(shí)汽車的加速度大小是多少？【解析】（1）設(shè)玻璃管的截面積為S。在汽車勻速行駛時(shí)，p1＝p0＝76cmHg，V1＝6Scm3。加速時(shí)，V2＝4Scm3，p2V2＝p1V1，p2＝114cmHg。（2）減速時(shí)V3＝9Scm2，p3V3＝p1V1，p3＝152/3cmHg以汞柱作為受力分析對象，有：（p2－p0）S＝ma1，（p3－p0）S＝ma2，a1/a2＝（p2－p0）/（p3－p0），得a2＝－2m/s2。分層練習(xí)A卷一．選擇題（多選題）圖所示B端封閉的U形玻璃管內(nèi)有A、B兩段被汞柱封閉的空氣柱.若大氣壓強(qiáng)為p0，空氣柱A、B的壓強(qiáng)為pA、pB，則下列關(guān)系式中正確的是ABD（）ABD（A）pA＝p0＋ρgh1 （B）pB＋ρgh3＝pA＋ρgh2（C）pB＋ρgh3＝p0＋ρgh1＋pA＋ρgh2 （D）pB＋ρgh3＝p0＋ρgh1＋ρgh2（多選題）如圖所示，兩端開口的均勻細(xì)玻璃管插在汞槽中，管內(nèi)有一段被汞柱封閉的空氣柱，管內(nèi)下部汞面低于管外汞面h2，則下列判斷正確的是CD（）CD（A）若將管稍向下插，管內(nèi)空氣柱長度減小（B）若將管稍向下插，管內(nèi)外汞面高度差h2增大（C）若從管口再加入少量汞，管內(nèi)空氣柱長度減小（D）若從管口再加入少量汞，管內(nèi)外汞面高度差h2增大（多選題）如圖所示，兩端開口的U形管豎直放置，從管口A灌入較少的汞，從管口B灌入較多的汞，在管底部封閉了一段空氣柱，則以下說法中正確的是ABC（）ABC（A）管兩邊的汞柱高度一定相等（B）若氣溫升高，則管兩邊的汞柱將一起上升（C）在A段汞全部進(jìn)入豎管后，繼續(xù)升高氣溫，B管處汞不會繼續(xù)上升（D）當(dāng)A段汞全部進(jìn)入豎管后，繼續(xù)升高氣溫，管兩邊的汞柱仍將繼續(xù)一起上升兩端封閉的玻璃管如圖豎直放置，管內(nèi)有一段汞柱將空氣分隔成上下兩部分，下列判斷中正確的是AD（）AD（A）當(dāng)它轉(zhuǎn)過90°成水平狀態(tài)時(shí)，原下部空氣柱體積會增大（B）當(dāng)它豎直向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下部空氣柱體積增大（C）當(dāng)它自由下落時(shí)，上部空氣柱體積增大（D）當(dāng)它完全浸沒在冰水中后，上部空氣柱體積增大如圖所示，四個(gè)玻璃管均為兩端封閉、水平放置，管內(nèi)空氣都被一段汞柱分隔成左、右兩部分，按圖中標(biāo)明的條件，汞柱處于靜止?fàn)顟B(tài)，按圖中標(biāo)明的條件，讓管內(nèi)空氣升高相同溫度，汞柱會向左移動(dòng)的是CD（）CD二．填空題如圖所示，總質(zhì)量M＝3kg的氣缸放在地面上，活塞的質(zhì)量m1＝1kg，活塞的截面積為S＝50cm2，大氣壓強(qiáng)為p0＝1×103Pa，細(xì)繩跨過滑輪一端與活塞相連，另一端連接質(zhì)量m3＝2kg的砝碼，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為______Pa。逐漸增加砝碼的質(zhì)量，直至氣缸剛好離開地面，此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為______Pa，與氣缸外殼所受重力相平衡的外力是_________0.980.98×105，1.04×105，氣缸外向上的大氣壓力與氣缸內(nèi)向下的氣體壓力如圖所示，在兩端封閉的、粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)有一段長為l的汞柱，將管內(nèi)空氣分為A、B兩部分，當(dāng)管與水平面成θ角時(shí)，兩部分空氣柱長度的關(guān)系是LA＝2LB。若將玻璃管浸入熱水中，使兩部分氣體溫度均勻升高，管中汞柱移動(dòng)方向是_____。若θ＝0°，氣體溫度升高，汞柱將_____向上，保持靜止。向上，保持靜止圖所示在圓柱形容器內(nèi)，有a、b、c三個(gè)可獨(dú)立自由轉(zhuǎn)動(dòng)的活塞，在溫度為T0時(shí)將容器分隔成三部分，它們的體積之比VA∶VB∶VC＝1∶2∶3。當(dāng)它們的溫度一起升高到2T0時(shí)，三部分氣體的體積之比______。若分別對三部分氣體加熱，使它們的體積相等，此時(shí)它們的溫度之比為_____1：2：31：2：3，6：3：2如圖所示，粗細(xì)均勻的直角玻璃管一端封閉，另一端開口，封閉端和開口端的長度都是75cm，管內(nèi)有被汞柱封閉的空氣，開口端豎直向上，汞柱長度h1＝25cm，h2＝35cm，大氣壓強(qiáng)為p0＝75cmHg，試求：將玻璃管沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)過90°，使封閉端豎直向上時(shí)，空氣柱的長度為63______cm。63一定量理想氣體經(jīng)過如圖所示變化過程，在0℃時(shí)氣體的壓強(qiáng)聲p0＝2atm，體積V0＝100mL，那么氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng)為_____atm，在狀態(tài)B的體積為______mL2.93，2.93，125三．實(shí)驗(yàn)題圖（a） 圖（a）家用24cm（內(nèi)徑）的高壓鍋（圖a），鍋蓋上排氣孔的直徑為0.3cm，限壓閥的質(zhì)量為0.08kg（圖b）。如果上海地區(qū)用它煮水消毒，根據(jù)表1中水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系的表格可知，這個(gè)高壓鍋內(nèi)最高水溫大約為_______℃。若在鍋蓋上再安裝一套相同的排氣孔和限壓閥，則鍋內(nèi)最高水溫將____（填“升高”、“降低”或“不變”）。（上海地區(qū)的大氣壓強(qiáng)約為1.0×圖（a） 圖（a）122，不變提示：鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)p＝p0mg/s＝2.1×105Pa，第二個(gè)限壓閥不改變鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)表1t（℃）400110112114116118120122124126128p（×105Pa）1.011.431.541.631.751.871.992.112.262.412.58某同學(xué)在家里研究“氣體體積隨溫度變化而變化的規(guī)律”，他找到測量范圍是0～100℃的溫度計(jì)，一個(gè)容積為200mL的空易拉罐，一只比易拉罐還大一些的玻璃杯，一根管芯截面積為10mm2的均勻細(xì)長玻璃管和一團(tuán)油泥（橡皮泥（1）刻度尺（米尺）（（1）刻度尺（米尺）（2）（A）將溫度計(jì)、長玻璃管插入空易拉罐，并用油泥將罐口密封。（B）玻璃杯中倒入熱水，將易拉罐浸沒在熱水中。（C）在玻璃管口滴入一滴墨水，用墨水將罐內(nèi)外空氣分隔。（D）用刻度尺量出墨水滴到罐口的距離L，作記錄，同時(shí)記錄溫度計(jì)讀數(shù)t（被封閉空氣的溫度）。（E）過一段時(shí)間重復(fù)上述測量步驟4至6次，直至墨水滴到達(dá)罐口。（F）計(jì)算出被封閉的空氣體積V＝200＋0.1L（cm3），比較體積V隨溫度T＝273＋（3）墨水滴到罐口的距離L，封閉在易拉罐內(nèi)空氣的溫度t。（4）油泥密封性能不好，有漏氣現(xiàn)象存在（或罐內(nèi)空氣傳熱不好，測量的溫度不準(zhǔn)等）（1）他還需要的器材是___________。（2）他的主要實(shí)驗(yàn)步驟是___________________________________________________________。（3）在實(shí)驗(yàn)中，需要記錄的物理量是_____和_______。（4）他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不是很準(zhǔn)確，造成誤差的原因可能是___________。四．計(jì)算和問答題煤氣罐的不合理使用可能造成爆炸事故，假設(shè)爆炸現(xiàn)場的溫度迅速上升到1800℃，試估算此時(shí)現(xiàn)場氣體的壓強(qiáng)大小爆炸過程極其迅速，可以看作先是氣體溫度急劇升高，然后氣體劇烈膨脹，前階段就可以當(dāng)作定量氣體作等容過程處理?，F(xiàn)場氣體壓強(qiáng)約爆炸過程極其迅速，可以看作先是氣體溫度急劇升高，然后氣體劇烈膨脹，前階段就可以當(dāng)作定量氣體作等容過程處理?，F(xiàn)場氣體壓強(qiáng)約7atm。如圖所示，一根長度為L的細(xì)玻璃管，開口豎直向上放置，上端有一段與管口相平的汞柱，其高為h，外界大氣壓強(qiáng)為p0，試討論（1）當(dāng)L＞（1）當(dāng)L＞（EQ\F(p0,ρg)＋2h）時(shí)，還能注入的汞高度為h′－（EQ\F(p0,ρg)＋2h）（2）當(dāng)L＜（EQ\F(p0,ρg)＋h）時(shí)，汞不致全部流出（1）還能從管口注入汞的條件，以及在滿足的條件下還能注入汞的高度；（2）如把玻璃管緩慢轉(zhuǎn)180°，使管口向下，而管內(nèi)汞不至于全部流出的條件。答案：（1）設(shè)還能注入的汞高度為h′，則（p0＋ρgh）（L－h(huán)）＝（p0＋ρgh＋ρgh′）（L－h(huán)－h(huán)′），得：h′＝L一（EQ\F(p0,ρg)＋2h）。當(dāng)L＞（EQ\F(p0,ρg)＋2h）時(shí)，還能注入的汞高度為h′－（EQ\F(p0,ρg)＋2h）（2）倒置后，汞不致全部流出，則還有一薄層汞在管口，有（p0＋ρgh）（L－h(huán)）＝（p0－ρgx）（L－x）＜p0L，得：L＜（EQ\F(p0,ρg)＋h）。當(dāng)L＜（EQ\F(p0,ρg)＋h）時(shí)，汞不致全部流出如圖所示，一個(gè)倒置（開口向下）的氣缸，內(nèi)部活塞的面積S＝1.0×10-3m2，可無摩擦地上、下滑動(dòng)，但不漏氣。氣缸外殼質(zhì)量M＝1.0kg，活塞質(zhì)量m＝0.5kg，中間封住一定質(zhì)量的理想氣體，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，在溫度t＝12℃時(shí)，活塞下方的彈簧剛好處于自然長度，且與地接觸，彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)k＝1.5×102N/m，被封閉的氣體的長度L0＝10cm。試求氣體溫度升高多少時(shí)，氣缸剛好被頂起Δt＝375Δt＝375℃答案：p1＝p0－mg/S＝1.0×105Pa一（0.5×10）/（1.0×10－3）Pa＝0.95×105Pa，V1＝L0ST1＝273＋t1＝285，p2＝p0＋Mg/S＝1.0×105Pa＋（1.0×10）/（1.0×10－3）Pa＝1.1×105Pa。設(shè)彈簧伸長量為ΔL，有（p2－p1）S＝kΔL解得：ΔL＝（p2－p1）S/k＝0.V2＝（L0＋ΔL）S，p2V2/T2＝p1V1/T1，T2＝p2V2T1/p1V1＝660K。氣體溫度升高Δt＝T2－T1＝375U形均勻玻璃管，左端開口處有一重力可不計(jì)的活塞，右端封閉，在大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg、氣溫t0＝87℃時(shí)，管內(nèi)汞柱及空氣柱長度（單位cm）如圖所示，活塞的截面積為5.0×10-5m2，1cmHg＝1.33×103Pa。試求（1）s（1）s＝6cm（2）F＝3.6N（1）若使氣體溫度下降到t1＝－3℃，活塞將移動(dòng)的距離；（2）保持氣體溫度t1＝－3℃不變，用細(xì)桿向下推活塞，至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等，此時(shí)細(xì)桿對活塞的推力大小。答案：（1）左端氣柱p1＝75cmHg，T1＝360K，V1＝4S，p1′＝75cmHg，T1′＝270K。V1/T1＝V1′/T1′，代人數(shù)據(jù)4/360＝V1′/270，得V′1＝35，氣柱長3cm。設(shè)右端汞柱上升xcm，右端氣柱p2＝100cmHg，T2＝360K，V2＝30S，T2′＝270K，V2′＝（30－x）s，p2′＝（100－2x）cmHg。p2V2/T2＝p2′V2′/T2′，代入數(shù)據(jù)100×30/360＝（100－2x）（30－x）/270，x2－80x－375＝0，得x1＝5，x2＝75（不合題意舍去）?；钊陆稻嚯xs＝6cm。（2）當(dāng)兩邊汞柱高度相等時(shí)，右端氣柱v2"＝17.5s，p2′V2′＝p2"V2"，代入數(shù)據(jù)得p2"＝900/7cmHg；左端氣柱p1"＝p2"＝900/7cmHg，活塞受力F＋p0S＝p1"S得F＝（p1"－p0）S＝3.6N。如圖所示，在水平放置、內(nèi)壁光滑、截面積不等的氣缸里，兩活塞用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿連接，活塞A的質(zhì)量mA＝4kg，截面積SA＝4cm2，活塞B的質(zhì)量mB＝6kg，截面積SB＝10cm2。在氣溫t1＝－23℃時(shí)，用銷子M把活塞A拴住，把閥門K打開，使容器與外界相通，隨后關(guān)閉K，被封閉氣體的體積V＝300cm3；當(dāng)氣溫上升到t2＝27℃時(shí)，拔去銷子M，設(shè)氣缸傳熱良好，容器內(nèi)氣體溫度與外界溫度相同，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa保持不變，試求（1）（1）p2＝1.2×105Pa（2）向右加速運(yùn)動(dòng)。a＝1.2m/s2（3）L＝10cm（1）剛拔去銷子M時(shí)，被封閉氣體的壓強(qiáng)；（2）剛拔去銷子M時(shí)，活塞的加速度大小及方向；（3）拔去銷子M后，活塞在氣缸內(nèi)移動(dòng)一段距離后速度將達(dá)到最大值，這段距離的大小。答案：（1）p1＝1.0×105Pa，T1＝250K，T2＝300K。p1/T1＝p2/T2，p2＝1.2×105Pa（2）拔去銷子M后，兩活塞和細(xì)桿所受到的內(nèi)外氣體作用力不平衡，合力方向向右，活塞向右加速運(yùn)動(dòng)。a＝（p2－p0）（SB－SA）/（mA＋mB）＝1.2m（3）活塞在向右加速運(yùn)動(dòng)過程中，氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，活塞受力減小而作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)外氣體壓強(qiáng)相等時(shí)活塞速度最大。p2V2＝p3V3，p3＝l.0105Pa，V3＝360cm3活塞移動(dòng)距離L＝（V3－V2）/（SB－SA）＝10cmB卷一．選擇題如圖所示，兩端開口的U形均勻細(xì)玻璃管，開口豎直向上放置，右管內(nèi)有一段被汞柱封閉的空氣柱，左管汞柱高度為a，右管下部汞柱高度為b，右管上部汞柱高度為c，且與管口相平，則AD（）AD（A）從右管口再灌入少量汞，a增大（B）從右管口再灌入少量汞，b增大（C）從左管口再灌入少量汞，a增大（D）從左管口再灌入少量汞，b增大將兩端開口的細(xì)玻璃管插入水中，這時(shí)管內(nèi)外的水面是相平的，用油泥將管的上端封閉，然后慢慢提起玻璃管（下端不離開水面），則可看到的情況是AC（）AC（A）管內(nèi)水柱的高度增大 （B）管內(nèi)水柱的高度減小（C）管內(nèi)水面升高 （D）管內(nèi)水面降低如圖所示，兩端封閉、水平放置的玻璃管浸沒在熱水中，管內(nèi)空氣被一段汞柱分隔成A、B兩部分，在穩(wěn)定后，它們的體積、壓強(qiáng)、溫度分別用VA、VB、pA、pB、TA、TB來表示，下列關(guān)系式成立的是AC（ ）AC（A）pA＝pB （B）pAVA＝pBVB（C）EQ\F(pA,TA)＝EQ\F(pB,TB) （D）EQ\F(pAVA,TA)＝EQ\F(pAVA,TA)將空試管開口朝下豎直插入水中，在某一深度處放手，試管恰好處于平衡狀態(tài)，下列判斷準(zhǔn)確的是AD （）AD（A）若將試管稍上移后放手，試管會上浮.（B）若將試管稍上移后放手，試管將下移至原處.（C）若將試管稍下移后放手，試管將上移至原處.（D）若將試管稍下移后放手，試管將下沉.如圖所示，a、b兩個(gè)氣缸固定在地面上，兩氣缸中活塞用細(xì)桿相連，且活塞a面積小于b，在當(dāng)前溫度下（兩個(gè)氣缸內(nèi)氣體溫度相同）活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。若大氣壓強(qiáng)保持不變，活塞與氣缸間摩擦可不計(jì)，當(dāng)兩個(gè)氣缸內(nèi)氣體溫度一起升高且保持相同時(shí)BC，（）BC（A）兩個(gè)活塞一起向右移動(dòng)，細(xì)桿受拉力作用（B）兩個(gè)活塞一起向左移動(dòng)，細(xì)桿受拉力作用（C）兩個(gè)活塞一起向左移動(dòng)，細(xì)桿受壓力作用（D）兩個(gè)活塞保持靜止二．填空題如圖所示，一定量理想氣體從狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅱ，再變化到狀態(tài)Ⅲ，在這三個(gè)狀態(tài)中，氣體壓強(qiáng)大小的關(guān)系是______，氣體體積大小的關(guān)系是_______p1＝pp1＝p2＞p3，V1＜V2＜V3在一端封閉的均勻細(xì)玻璃管內(nèi)，有一段被汞柱封閉的空氣柱，當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，量得汞柱長度為h，空氣柱長度為l1。當(dāng)玻璃管開口豎直向上時(shí)，量得空氣柱長度為l2，則當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)為ρghl1l2ρghl1l2/（l1－l2）打氣筒的最大容積是籃球容積的十分之一，打氣前籃球內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，是1atm，每次打氣時(shí)都從氣筒的最大容積處開始，不記籃球容積的變化，則連續(xù)打3次氣后，籃球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.3atm_______p11.3atmp1＝p2＞p3，V1＜V2＜V3如圖所示，定滑輪的兩邊掛著兩個(gè)氣缸A、B，它們的質(zhì)量分別為mA、mB（mA＞mB），滑輪卡住時(shí)，氣缸靜止，氣缸內(nèi)氣體的體積分別為VA、VB，放開滑輪后，氣缸加速運(yùn)動(dòng)，則氣缸A內(nèi)氣體體積_______p1＝p2＞p3，V1＜V2＜V3，氣缸B內(nèi)氣體體積_______p1＝p1＝p2＞p3，V1＜V2＜V3p1＝p2＞p3，V1＜V2＜V3減小，增大1mol氣體在1atm、0℃時(shí)，體積為_____，在它從圖所示p－V圖中A狀態(tài)沿直線變化到B狀態(tài)的過程中，氣體所到達(dá)的最高溫度是_______22.22.4L，三．實(shí)驗(yàn)題如圖所示，球形燒瓶里裝滿氯化氫氣體，打開閥門K后，盆中水就通過玻璃管進(jìn)入燒瓶形成噴泉，對這一現(xiàn)象的解釋是氯化氫氣體接觸到水生成鹽酸，瓶內(nèi)氣體減少，氣體壓強(qiáng)降低，而瓶外大氣壓強(qiáng)不變，出現(xiàn)瓶外大氣壓力大于瓶內(nèi)氣體壓力情況，將盆中水通過玻璃管壓入燒瓶形成噴泉：_______p1＝p氯化氫氣體接觸到水生成鹽酸，瓶內(nèi)氣體減少，氣體壓強(qiáng)降低，而瓶外大氣壓強(qiáng)不變，出現(xiàn)瓶外大氣壓力大于瓶內(nèi)氣體壓力情況，將盆中水通過玻璃管壓入燒瓶形成噴泉p1＝p2＞p3，V1＜V2＜V3用氣體定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一定質(zhì)量氣體在溫度不變時(shí)，氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)時(shí)依次改變氣體的體積，測得相應(yīng)氣體壓強(qiáng)值，測量結(jié)果如表所示，請?jiān)趫D方格紙上畫出實(shí)驗(yàn)器內(nèi)氣體的p-EQ\F(1,V)圖像。如圖所示是伽利略氣體溫度計(jì)的示意圖，它由一根帶玻璃泡的細(xì)管組成，細(xì)管下端插入盛水的容器中，使用前先用100℃熱毛巾將玻璃泡加熱一段時(shí)間，使泡中空氣溫度達(dá)到100℃，再用0℃冷毛巾使玻璃泡冷卻一段時(shí)間，待穩(wěn)定后，細(xì)管中水面離開管口距離為h。試討論（1）100℃時(shí)玻璃泡內(nèi)部分氣體通過細(xì)管排出，（1）100℃時(shí)玻璃泡內(nèi)部分氣體通過細(xì)管排出，0℃時(shí)泡內(nèi)氣體收縮，水進(jìn)入細(xì)管，設(shè)水面高度為h，則在以后溫度上升到t時(shí)，泡內(nèi)氣體體積：Vt＝V0（273＋t），可將h等分為100格，每1格對應(yīng)1℃，0℃在上，100℃在下。（2）以上分析是假設(shè)大氣壓強(qiáng)不變的條件下，當(dāng)大氣壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)關(guān)系式就不成立。例如氣溫不變，而大氣壓強(qiáng)下降，這個(gè)溫度計(jì)的讀數(shù)是溫度上升。（1）用它測量室溫時(shí)，細(xì)管中水面位置與室溫的關(guān)系；（2）影響這種溫度計(jì)準(zhǔn)確程度的主要因素。四．計(jì)算和問答題一個(gè)密閉的氣缸，被活塞分成左右兩室，兩室氣體體積之比為2∶1，氣缸與活塞均不導(dǎo)熱，摩擦也可不計(jì)，開始時(shí)兩室內(nèi)溫度相同.現(xiàn)利用右室內(nèi)電熱絲對氣體加熱一段時(shí)間，達(dá)到平衡后，右室氣體溫度為960K，壓強(qiáng)是原先的2.5倍，左、右兩室氣體體積之比為1∶2，試求240K，240K，192K（1）此時(shí)左室氣體溫度；（2）氣體原先的溫度。如圖所示，U形均勻細(xì)玻璃管兩端都開口，灌入汞后，在左管內(nèi)有一段被汞封閉的空氣柱，當(dāng)時(shí)大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg，氣體溫度t1＝7℃時(shí)，圖中左管內(nèi)兩段汞柱及空氣柱的高度分別是h1＝4cm，h2＝10cm，L＝18cm，試求（1）80（1）80cmHg（2）14cm（3）16cm（4）315K（1）此時(shí)空氣柱的壓強(qiáng)p1；（2）右管內(nèi)汞柱的長度h3；（3）從左管口繼續(xù)緩慢灌入汞，使h1增大到h1′＝14cm時(shí)空氣柱的長度L′。（4）若要使空氣柱恢復(fù)到原來的長度，氣體該升高到的溫度。摩托車的氣缸工作需要經(jīng)過如圖所示的四個(gè)過程：圖（a）過程為活塞向下運(yùn)動(dòng)，吸入空氣和汽油蒸氣的混合氣體；圖（b）過程為活塞向上運(yùn)動(dòng)，壓縮混合氣體使其壓強(qiáng)增大溫度升高；圖（c）是爆發(fā)過程，汽油蒸氣在極短時(shí)間內(nèi)燃燒使缸內(nèi)氣體溫度升高、壓強(qiáng)增大，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)做功；圖（d）過程為活塞向上運(yùn)動(dòng)排除氣缸內(nèi)廢氣。假定活塞的截面積S＝20cm2，活塞的最低位置離氣缸頂端距離d1＝10cm，活塞的最高位置離氣缸頂端距離d2＝3cm，吸入空氣和汽油蒸氣的混合氣體壓強(qiáng)p1＝1×1